Установка для непрерывного получения битума из тяжелой высокосмолистой нефти Советский патент 1981 года по МПК C10C3/04 

1

Изобретение относится к области переработки нефти и может быть использовано при получении из тяжелых высокосмолистых нефтей битумов. ,

Известна установка для непрерывного получения окисленных битумов из легких нефтей. Установка содержит соединенные трубопроводами нагреватель сырой нефти, блок обессолива- . НИН, атмосферную, вакуумную, отпарные, окислительные колонны, промежуточные нагреватели сырья, систему холодильников и резервуары для хранения продуктов. Установка обеспечивает непрерывное производство легких 15 нефтепродуктов и битума.

Сложность этой установки вполне себя оправдывает при переработке легких нефтей, так как основной продукцией является получение в больших 20 количествах дорогостоящих продуктов: бензола, керосина и масел 1.

Однако переработка на этой уста- „ новке тяжелых высокосмолистых нефтей, содержащих незначительное количество легких фракций из-за дорогостоящего оборудования и больших энергетических затрат становится .нерентабельной.

Наиболее близкой к предлагаемой является установка для непрерывного получения битума из тяжелой высокосмолистой нефти, включающая соединенные трубопроводами последовательно нагреватель сырой нефти, блок обессоливания, окислительную колонну, вакуумное устройство и емкость для хранения битума.

Эта установка значительно проще рассмотренных выше, требует незначительных энергетических затрат при переработке тяжелых нефтей 2.

Однако установка имеет сложную, а поэтому ненадежную аппаратуру,регулирующую уровень в колонне. При нарушении работы этой аппаратуры в колонне может уменьшиться высота продуваемого воздухом слоя нефтепрюдукта, вследствие чего у.меньшится время пребывания пузыре-й воздуха в жидкости. При этом снизится количество кислорода, вступающего в реакцию окисления, а его количество в парогазовом пространстве увеличится. Таким образом, учитывая высокую температуру в колонне и повышенную концентрацию кислорода в среде низкокипящих фракций парогазового пространства при выходе из строя аппаратуры, регулирующей уровень в колонне, повышается вероятность пожара или взрыва.

Возможно также возникновение пожара в нагревателе окисленной нефти. Первоначальным источником этого пожара в этом случае будет прогар труб „ нагревателя, вызванный неожиданным прекращением теплоотвода при опорожнении колонны.

Нарушение работы аппаратуры, регулирующей уровень колонны, в частности регулятора расхода, мржет привести к переполнению колонны и выбросу нефтепродуктов через конденсатор в печь дожига.

Цель изобретения - повьиление надежности работы установки.

Поставленная цель достигается тем что в установке,включающей соединенные трубопроводами последовательно нагреватель сырой нефти, блок обессоливания, окислительную колонну, вакуумное устройство и емкость для хранения битума, окислительная колонна снабжена U-образной трубой с отверстием в нижней части между ветвями, одна ветвь которой соединена с выходом вакуумного устройства, вторая снабжена боковым патрубком, соединенным с емкостью для.хранения битума,« и ее выходное отверстие расположено над уровнем нефти. Кроме того, отверстие между ветвями U-обраэной трубы выполнено на ее верхней стенке.

С целью снижения энергозатрат,вакуумное устройство расположено над окислительной колонной на высоте,ч. большей уровня битума в ветви U-образной трубы, соединенной с вакуумны устройством, а труба, соединяющая низ окислительной колонны с вакуумны устройством, расположена в окислительной колонне вертикально.

На чертеже изображена предлагаемая установка.

Установка включает соединенные трубопроводом нагреватель 1 сырой нефти, блок 2 обессоливания,окислительную колонну 3, вакуумное устройство 4, емкость для хранения битума (на чертеже не показанаj, вакуумный конденсатор 5 и конденсатор 6 атмосферной отгонки.

В окислительную колонну 3 установлена и-образная труба, состоящая из вотви 8 и перемычки 9. Ветвь 7 соединена с выходом вакуумного устройства 4 через трубу 10. вторая ветвь 8 выведена в парогазовое пространство колонны 3 и сообщена через патрубок 11 с емкостью для хранения битума.

В перемычке 9 U-образной трубы выполнено отверстие 12, сообщающее полость трубы с жидкой фазой колонны.

Выход окислительной колонны соединен через насос 13, нагреватель 14

окисленной нефти и трубу 15 со входом вакуумного устройства 4. Труба 5 пропущена вертикально внутри окислительной колонны 3.

Внизу колонны установлен маточник 16, через который в колонну подается сжатый воздух. Парогазовое пространство колонны 3 сообщено через трубу 17 с конденсатором б атмосферной отгонки.

Выход вакуумного устройства 4 сообщен через трубу18с вакуумным конденсатором 5. Вакуумный конденсатор 5 и конденсатор 6 атмосферного отгона сообщены через трубу 19 и через трубу 20с соответствующими емкостями хранения побочных продуктов (на чертеже не показаны).

Трубы готового битума 10, окисленной нефти 15 и продуктов вакуумной конденсации 18 и 19 объединены в единую силовую конструкцию площадками 21-23 обслуживания. В месте изгиба труб 18 и 19 у вакуумного конденсатора 5 для увеличения их жесткости прикреплена трубчатая вставка 24.

В трубе 10 под действием разрежения (остаточное давление 0,1 кгс/см т.е. 0,98- ), создаваемым вакуумным устройством 4, уровень битума 25 находится на 13 м выше уровня жидкости в колонне 3. Вакуумное устройство 4 должно находиться выше уровня битума 25 в трубе 10, т.е. на самой верхней площадке 21 обслуживания На площадке 22 обслуживания расположен вакуумный конденсатор 5, а на площадке 23 - конденсатор б атмосферного отгона.

Для упрощения сборки конструкции трубы 10, 15, 18 и 19 имеют разъемы.

Сырая тяжелая высокосмолистая нефть непрерывно поступает в нагреватель 1, где она нагревается в зависимости от природы нефти и конструкции блока обессоливания до 90-180°С. В блоке 2 обессоливания она одновременно обессоливается и обезвоживаетс В колонне 3 нефть смешивается с уже окисленной нефтью и нагревается за счет смешения с более горячим продуктом и за счет экзотермической реакци до 250°С. Выделение тепла при реакци происходит в результате взаимодействия кислорода воздуха, подаваемого в колонну 3 через маточник 16 с высококипящими фракциями нефти.

Одновременно в колонне 3 от нефти отгоняются низкокипящйе фракции,которые в газообразном состоянии из колонны поступают в конденсатор б.Сконденсированные продукты в виде керосина и соляра стекают по трубе 20 в хранилище, а оставшиеся несконденсированные газы направляются на дожиг.

Окисленная нефть с низа колонны 3 откачивается насосом 13, подвергается в нагревателе 14 в зависимости от свойств нефти и свойств получаемого

битума до 2бО-ЗПО°С. Для интенсификации отгона от окисленной нефти необходимого количества масляных фракций (часть масел остается в битуме) в вакуумное устройство может быть подан перегретый водяной пар. Отогнанные масляные фракции конденсируются в вакуумном конденсаторе 5 и стекают потрубопроводу 19 в хранилите.

Из вакуумного устройства 4 битум стекает по трубопроводу 10 в ветвь 7 и-обраэной трубы, часть битума для сохранения уровня жидкости в колонне 3 и осуществления подогрева окисленной нефти истекают через отверстие 12 перемычки 9, а балансовое количество по ветви 8 и через патрубок 11 поступает в емкость для хранения битума .

При этом происходит дополнительный подогрев окисленной нефти через стенки и-образной трубы и за счет истекания части битума в окисленную нефть.

Чтобы окисленная нефть не могла проникнуть через отверстие 12 в U-образную TpyJy и смешаться с битумом, подача насоса 13 отрегулирована на пропуск большого количества битума, чем балансовое.

Для битумов дорожных марок, от БНД 60/90 до БНД 300/300, получаег/1ыз из нефти месторождения Зерхозим,Пензенской области, необходим подвод значительного тепла в окислительную колонну для поддержания протекания реакции окисления. Это касается и переработки всех нефтей, требующих низкую температуру обессоливания или имеющих малый тепловой эффект реакции окисления. В этом случае количес во подаваемого .часосом 13 окисленной нефти увеличивают на столько, чтобы количество битума, поступающего в окислительную колонну через отверстие 12 и-образной трубы обеспечивало поддержание оптимальной температуры в колонне.

Обычно для обеспечения строительства дороги в одном регионе требуется выпуск одной марки битума, и, так как она получается при переработке одной и той же нефти, то производительность насоса настраивается на постоянный режим.

В случае технологического (для регулирования режима окисления) уменьшения подачи сырья в колонну, соответственно уменьшится выход готового битума в хранилигце через патрубок 11. Это происходит автоматически потому, что и-образная труба сообчена с выходом вакуумного устройства 4 одновременно сообщена с жидкой и газообразной Фазами колонны 3. А уменьшение уровня в колонне, при постоянном режиме насоса 13, компенсируется увеличением выхода битума через отверстие 12 и-образной трубы.

Аналогично данная система реагирует на технологическое увеличение подачи сырья, с той лишь разницей, что при этом выход битума через отверстие 12 уменьшится. Но в обоих случаях уровень в колонне будет выдерживать5ся в пределах высоты патрубка 11. При полном прекращении подачи сырья в колонну, конструкция и-обраэной трубы также автоматически исключает возникновение аварийной ситуа0ции - снижение уровня в колонне до полного ее опорожнения, при продолжении работы насоса 13.

Откаченный насосом продукт, пройдя вакуумное устройство, полностью

5 возвратится в колонну через U-образную трубу.

Уровень в ветви 7 трубы опустится только до низа патрубка 11, а уровень в колонне опустится еще ниже.

0

Снижение уровня в колонне относительно низа патрубка очень мало,например, при скорости истечения битума через отверстие 12, равное 0,5 м/с, снижение уровня в колонне относительно низа патрубка составит 12 мм, что составляет 0,001 высоты столба жидкости. Этого будет достаточно, чтобы обеспечить перетекание всего циркулирую11ег9 битума в колонну и прекращение его выхода из патрубка.

Выполнение отверстия в перемычке именно в ее верхней стенке, во-первых исключает-попадание воздушных пузырей в и-образную трубу, обеспечивая стабильность столба битума в трубе, т.е. не нарушая гвдростатического равновесия между столбом битума в ветви 7 и столбом окисленной нефти в колонне 3, во-вторых, при прекращении работы установки окисления нефть, вследствие того, что ее плотность меньше плотности битума, не попадает через отверстие в и-образную трубу, а оставшийся там битум не выливается в окислительную колонну.

Таким образом, предлагаемая конструкция установки позволяет без нарушения технологического режима и без сложной аппаратуры, регулирующей уровень в колонне, автоматически поддерживать заданный уровень как при технологических изменениях расхода сырья, так и при выходе из строя отдельных аппаратов установки, тем саNfiiM исключая возможность возникновения пожара и взрывной обстановки. Конструкция установки позволит снизить энергетические затраты за счет исключения части насосов и сокращения тепловых потерь через стрелки труб.

Вертикальное расположение труб и размещение их внутри колонны обеспечивают более выстрый и с меньшими энергетическими затратами запуск установки после ее остановки.